Урок на тему: Види теплопередачі

(Слайд1)
Мета: Поглибити знання учнів про спосіб зміни внутрішньої енергії тіл без виконання роботи – теплопередачу та її трьох видів: теплопровідності, конвекції, випромінювання; навчити пояснювати теплові явища на основі молекулярно–кінетичної теорії будови речовини;

Показати роль фізичного експерименту та спостережень у розкритті причинно–наслідкових зв’язків між поняттями: температура, кінетична енергія молекул, внутрішня енергія; розширити кругозір учнів;  розвивати логічне мислення;

Розвивати вміння спостерігати, порівнювати і зіставляти вивчені явища, виділяти загальні ознаки; показати застосування видів теплопередачі в науці і техніці; виховувати інтерес до вивчення фізики і розуміння необхідності знань для правильного розуміння явищ у навколишньому світі; стимулювати бажання самостійно працювати з додатковими освітніми ресурсами на уроці та вдома.

Обладнання: Проектор, комп’ютер учителя, комп’ютери на кожного учня, презентація «Види теплопередачі»,  штатив з муфтою і лапкою, сірники, колба, вода, шматочки фарби.

Хід уроку.

І. Розминка.  (Слайд 2)

Розглянемо картину І. Айвазовського « Дев’ятий вал».  Що зображено на картині?  Який зв’язок з тепловими процесами?

Відповідь: Картина Айвазовського « Дев’ятий вал» зображує море після величезного нічного шторму й людей, потерпілих корабельну аварію. Промені сонця освітлюють величезні хвилі. Найбільша з них – дев’ятий вал, готова обрушитися на людей, які намагаються врятуватися на уламках щогли. Теплі тони картини роблять море не таким суворим і дають глядачеві надію, що люди будуть врятовані.

ІІ. Актуалізація опорних знань.

1.     Розгадайте кросворд. (Слайд 3)

1.

2.

В

н

у

Т

р

і

ш

н

я

3.

Т

е

м

п

е

р

а

т

у

р

а

4.

Т

е

п

л

о

п

е

р

е

д

а

ч

а

5.

Ц

е

л

ь

с

і

й

6.

Р

о

б

о

т

а

7.

Р

т

у

т

ь

8.

Г

а

л

і

л

е

й

1.Кількість енергії, яку віддає або отримує тіло в процесі теплообміну.

2.Енергія руху і взаємодії частинок, з яких складається тіло, називається…

3.Визначає напрямок теплообміну.

4.Зміна внутрішньої енергії тіла без виконання роботи називається…

5.Ким була сконструйована температурна шкала?

6.Спосіб зміни внутрішньої енергії за рахунок…

7.Рідкий метал, який використовують в термометрах.

8.Хто сконструював перший термометр?

1) Виконай тести (Слайд 4)   Test_W.exe 

(учні самостійно виконують тести на комп’ютерах)

1.У відро з холодною водою кинули цеглину, яка перед тим, деякий час перебувала в багатті. Що відбуватиметься з температурами цегли та води?

А)цегла охолоне, вода нагріється, їх температури зрівняються

Б)цегла нагріється, вода охолоне, їх температури зрівняються

В)ніяких змін не відбуватиметься

2. У гарячу воду занурили вертикальну пробірку, у якій під краплиною ртуті міститься стовпчик повітря. Як поводитиметься краплина ртуті?

А)краплина буде опускатися

Б) краплина буде підніматися

В) краплина буде то опускатися, то підійматися

3. Уранці хлопчик виміряв температуру свого тіла і з’ясувалося - що вона становить 37,8⁰С . На скільки ця температура має зменшитися, щоб лікар дозволив хлопчику йти до школи?

А) Температуру тіла хлопчика потрібно знизити  на 1,8⁰С.

Б) Температуру тіла хлопчика потрібно знизити  на 1,6⁰С.

В) Температуру тіла хлопчика потрібно знизити  на 2,6⁰С.

4. Градуюючи спиртовий термометр, відстань між точками плавлення льоду та кипіння води поділили на 25 рівних частин. Визначте ціну поділки цього термометра. 

А) 6⁰С

Б) 5⁰С

В) 4⁰С

5. Як зміниться внутрішня енергія цеглини, якщо її занурити в гарячу воду? Підняти з першого поверху на другий?

А) у воді збільшиться. При підйомі на другий поверх не зміниться

Б) у воді зменшиться. При підйомі на другий поверх не зміниться

В) у воді збільшиться. При підйомі на другий поверх зміниться

6. У склянку з гарячою водою занурили металеву кульку. Чи зміниться кінетична енергія молекул кульки? Потенціальна?Якщо зміниться, то як?

А)  Кінетична енергія молекул зменшиться, потенціальна практично не зміниться

Б) Кінетична енергія молекул зросте, потенціальна практично не зміниться

В) Кінетична енергія молекул зросте, потенціальна зросте

7.Долоні можна нагріти, притиснувши їх до якогось нагрітого тіла, наприклад до стінки печі. Також їх можна потерти одна об одну. Чим різняться ці способи нагрівання долонь. 

А) В обох випадках долоні нагріваються і внаслідок теплопередачі і роботи

Б)У першому випадку долоні нагріваються внаслідок роботи , а в другому – теплопередачі

В) У першому випадку долоні нагріваються внаслідок теплопередачі , а в другому – роботи

8. Чому нагрівається металевий дріт, якщо його декілька разів зігнути і розігнути?  

А) внутрішня енергія дроту зростає за рахунок роботи

Б) внутрішня енергія дроту зменшується за рахунок роботи

В) внутрішня енергія дроту зростає за рахунок теплопередачі

9. Розігрівши в печі залізну болванку, коваль кладе її на холодне ковадло і частими й сильними ударами кує. Чому температура болванки не зменшується, а навіть збільшується, адже вона лежить на холодному ковадлі?

А) болванка нагрівається за рахунок теплопередачі

Б) болванка нагрівається за рахунок роботи, яку над нею виконує коваль

В) болванка охолоджується за рахунок роботи, яку над нею виконує коваль

10. Ванна з водою кімнатної температури має значно більшу внутрішню енергію, ніж чайна ложка, яку помістили в чашку з гарячим чаєм. У якому напрямі відбуватиметься теплообмін, якщо ложку занурити у ванну?

А) теплообмін іде від тіла з меншою температурою, до тіла з більшою температурою

Б) теплообмін відсутній

В) теплообмін іде від тіла з більшою температурою, до тіла з меншою температурою

11. Чому бійці, які десантують з гелікоптерів на канатах, обов’язково одягають рукавички?

А) щоб не обпектися

Б) щоб не порізати руки

В) щоб не висковзнув з рук канат

12. Як звичайним термометром якомога точніше виміряти температуру невеликого жука?

А) прикласти термометр до жука

Б) помістити термометр у склянку, яка наповнена великою кількістю жуків

В) термометром не можливо виміряти температуру жука

ІІ. Створення проблемної ситуації.

(вчитель вносить до кабінету металевий предмет цвях або стержень електричного паяльника і дає кільком учням доторкнутися до нього, щоб переконатися, що він теплий або навіть гарячий). (учитель ставить запитання й заслуховує відповіді учнів).

-         Яким способом змінили внутрішню енергію цього тіла?

-         Чи можна точно визначити яким саме способом змінили внутрішню енергію цього тіла?

-         Як саме відбувається передача енергії?

Ваші відповіді на поставлені запитання вказують на те, що передача теплоти тілу можлива різними шляхами. Про це і йтиметься на сьогоднішньому уроці.

 Запишіть тему уроку: «Види теплопередачі».   Слайд 5

Існують три види теплопередачі(або теплообміну): теплопровідність, конвекція й теплове випромінювання.

Слайд 6

Види теплопередачі

теплопровідність

конвекція

випромінювання

Теплопровідність можна побачити на досліді: http://www.youtube.com/watch?v=eTpt83cHzG8

Закріпимо в штативі кінець сталевого дроту. До дроту приліпимо знизу воском кілька цвяшків і будемо нагрівати вільний кінець дротини. Незабаром віск почне плавитися й цвяшки почнуть відпадати по черзі.

Пояснимо механізм передавання тепла(енергії) від пальника (спиртівки) до дротини з точки зору атомно-молекулярного вчення.

Молекули газів у полум’ї пальника мають значно більшу кінетичну енергію, ніж атоми дроту. Внаслідок зіткнення вони передають частину своєї кінетичної енергії атомам дроту, завдяки чому швидкості атомів зростають, а температура дротини підвищується. Далі ці частинки, що безпосередньо перебувають у полум’ї , передають частину своєї енергії сусіднім атомам, збільшуючи їх кінетичну енергію,а останні – своїм сусідам.  Така передача енергії в результаті безпосередньої взаємодії частинок тіл здійснюється ніби ланцюжком, від частинки до частинки, і в кінцевому результаті призводить до вирівнювання температури всіх частин тіла. При теплопровідності не відбувається переносу речовини.

Слайд 7

Теплопровідність – передавання теплоти від більш нагрітої частинки тіла до менш нагрітої, що призводить до вирівнювання температури без перенесення речовини.

Виміри показують, що великою теплопровідністю володіють метали, особливо срібло й мідь.

Теплопровідність дерева в кілька разів менше, ніж цегли.

Дуже мала теплопровідність газів. Цим обумовлена мала теплопровідність пухнастих тканин, наприклад вовни: між їхніми волокнами багато повітря. Слайд 8

Хутро тварин через погану теплопровідність оберігає їх від переохолодження зимою і перегріву літом.   Слайд 9

З тієї ж причини мала теплопровідність пористих матеріалів (типу пінопласту), а також снігу, особливо який тільки-но випав. Сніжний покрив уберігає взимку від вимерзання грунт і рослини (озимі).

Слайд 10

Речовини з малою теплопровідністю використовують як утеплювачі й теплоізолятори для приміщень.

Слайд 11

Розріджені гази є найгіршими провідниками. Цю їхню властивість використовують, зокрема, у термосах, для збереження температури однаковою тривалий час.

Конвекція відбувається тільки в рідинах і газах. Вона може бути природною й вимушеною. Природна конвекція виникає в полі сили ваги при нерівномірному нагріванні текучих речовин. Вимушена конвекція відбувається від зовнішнього впливу ( за допомогою насоса, мішалки).

Проведемо дослід з бумажною вертушкою. Прикріпимо її на кінці проволоки і помістимо над полум’ям свічки. Чому бумажна вертушка обертається?  Слайд12

http://www.youtube.com/watch?v=KpuP4JCNE3E&list=PLF918047127A2F452&index=43

Ознайомимося із механізмом конвекції. Повітря, зіткнувшись із полум’ям свічки, нагрівається, стає легшим (або має меншу густину), чим оточуюче його холодне повітря і під дією сили Архімеда нагріті потоки повітря піднімаються угору, а їх місця займає холодне повітря. Ці потоки називаються конвекційними.

Слайд 13

Конвекція - це вид теплообміну, обумовлений переносом речовини, потоками газу або рідини.

І нагрівання і охолодження повітря в приміщенні засновано на конвекції.

 Охолоджувальні пристрої доцільно розташовувати нагорі, ближче до стелі, щоб здійснювалася природна конвекція. Слайд 14  http://teplopol.io.ua/v99b92c200d5b3ef2687f01d1f2f39971

Обігрівальні прилади розташовують унизу поблизу підлоги під підвіконням. Повітря, що нагрівається ними, піднімаючись угору, змішується з холодним повітрям, що опускається від вікна. У результаті в кімнаті встановлюється майже рівномірна температура. Цього не відбувалося б, якби батареї розташовувалися біля стелі.

    Конвекційні потоки виникають й усередині каструль із рідинами, які нагріваються на кухонній плиті. Слайд 15

Усі вітри в атмосфері являють собою конвекційні потоки величезного масштабу.

Слайд 16, 17  Конвекцією пояснюються, наприклад, вітри (бризи) між суходолом і морем, між лісом і ріллею, між горами й долиною.

Слайд 18

(повідомлення учнів про тягу)

Слайд 19 (конвекція в техніці)

Ви знаєте, що без енергії Сонця життя на Землі було б неможливе. А як передається енергія від Сонця до Землі? Конвекцією, теплопровідністю чи яким новим способом?

Коли ми хочемо сховатися від Сонця, то ми що робимо?

Відповідь учня: Стаємо під деревом, закриваємося газетою.

Так якби тепло від Сонця передавалось теплопровідністю чи конвекцією, то ми були б оточені нагрітим повітрям і ні газета, ні дерево не відіграли б ніякої ролі.

Ще один аргумент приведемо не на користь теплопровідності і конвекції. Весь простір за межами нашої атмосфери складає вакуум (розріджену речовину). А для теплопровідності, конвекції необхідно що?  (відповідь: середовище)

Тому передача тепла від Сонця до Землі не можлива ні теплопровідністю, ні конвекцією. Теплообмін між Сонцем і Землею відбувається за допомогою випромінювання.

Слайд 20

Випромінювання – це процес передачі теплоти шляхом випускання променів. Теплову енергію випромінюють усі без винятку тіла при будь-якій температурі. Чим вища температура тіла, тим більше енергії воно випромінює. При охолодженні тіла рух атомів сповільнюється, інтенсивність теплового випромінювання зменшується. Слайд 21   http://www.youtube.com/watch?v=m3cIc_A1Mdo

Існує така температура, при якій тепловий рух атомів і молекул припиняється. Ця температура вважається найнижчою у природі і називають її абсолютним нулем. Вона приблизно становить   -2730С або 0К. Слайд 22  http://www.youtube.com/watch?v=PxVamA0HWyI

Піднесіть руку до нагрітої праски знизу і ви відчуєте таке саме тепло, як від лампи накалювання в люстрі. І в цьому випадку теплообмін відбувається завдяки випромінюванню.

При променистому теплообміні передача теплоти обумовлена перетворенням частини внутрішньої енергії тіла в енергію електромагнітного випромінювання, що переноситься в просторі й поглинається  іншими тілами. У результаті поглинання тілом енергії випромінювання відбувається її зворотнє перетворення у внутрішню енергію.

Чи всі тіла однаково нагріваються за допомогою електромагнітного випромінювання, що вони поглинають?

  Виявляється, що темні тіла краще нагріваються, ніж блискучі.

Слайд 23

Це відбувається тому, що темні тіла добре поглинають електромагнітні хвилі, що надходять до них, а тіла із блискучою й світлою поверхнею більшу частину електромагнітних хвиль, що надходять, відбивають.

  Здатність тіл по-різному поглинати енергію випромінювання знаходить широке застосування в побуті і техніці. Наприклад, улітку в чорній футболці краще не виходити на вулицю, тому що вона сильно нагрівається під променями сонця; у білій футболці помітно прохолодніше.

Літаки, скафандри космонавтів призначені для виходу у відкритий космос, пофарбовані в сріблясті кольори.

Слайд 24

 (Випромінювання в природі) Біля 50% енергії, що випромінює Сонце являється променевою енергією, ця енергія є джерелом життя на землі.

ІІІ. Осмислення об’єктивних зв’язків.

Давайте порівняємо різні види теплообміну:

У випадку теплопровідності – це перенесення енергії частинками тіла, не пов’язане з переміщенням самої речовини;

У випадку конвекції – перенесення енергії струменями самої речовини, що переміщаються;

У випадку випромінювання – це перенесення енергії електромагнітним полем.

Турист зупинився відпочити. Живлюще тепло багаття зігріває і юшку в казанку, і самого туриста. Інакше кажучи, відбувається теплообмін.

Слайд 25

На рисунку представлені три способи теплообміну: теплопровідність, конвекція, випромінювання.

Шляхом теплопровідності через дно й стінки казанка внутрішня енергія полум’я переходить у внутрішню енергію туристської юшки.

Шляхом випромінювання – у внутрішню енергію долонь туриста і його одягу.

А шляхом конвекції – у внутрішню енергію повітря над багаттям.

ІV. Узагальнення знань.

Завдання “ Поле чудес ”.      Слайд 26-29

1. Яким фізичним явищем пояснюється утворення денних і нічних бризів?

Дифузією		Конвекцією		Кипінням
м		т		п

2. Чи гріє сніг землю?

Так		Коли пухкий		Ні
з		к		е

3. Конвекційні потоки в атмосфері Землі:

Хмари			Вітри		Грім
к			п			м

4. Теплоізолююча посудина для зберігання рідини.

Термос		Холодильник		Чайник
л		к		в

5. Якою ложкою краще їсти гарячу страву?

Дерев’яною			Залізною		Алюмінієвою
о			к			м

6. У якому з чайників – темному чи білому швидше вихолоне вода?

Білому		Темному	Однаково
р		о	т

7. Які з речовин володіють хорошою теплопровідністю:

Мідь		Повітря		Вода
б		в		г

8. Які з речовин мають погану теплопровідність

Залізо		Картон		Алюміній
к		м		н

9. Який із видів теплопередачі відіграє основну роль у нагріванні води в чайнику?

	Теплопровідність		Випромінювання		Конвекція
	с		т		і

10. Людина гріється біля вогнища. Який із трьох видів теплопередачі відіграє головну роль у передаванні тепла від вогнища до людини?

	Конвекція		Теплопровідність		Випромінювання
	л		м		н

Вікторина "Чомучка "   Слайд 30-32

1.     В алюмінієву і скляну каструлі однакової місткості наливають гарячу воду. Яка з каструль швидше нагрівається до температури налитої в неї води?  (алюмінієва каструля нагріється швидше, тому, що у неї більша теплопровідність)

2.     Звичайна чи пориста цегла забезпечує кращу теплоізоляцію будівлі?     (пориста цегла забезпечує кращу теплоізоляцію будівлі, тому, що порожнечі заповнені повітрям мають погану теплопровідність)

3.     В якому взутті більше мерзнуть ноги взимку: у просторому чи тісному?  (у тісному, оскільки в ньому немає повітряного прошарку, володіє низькою теплопровідністю)

4.     Необхідно швидше охолодити воду, налиту в бак. Що краще зробити – поставити бак на лід чи покласти лід на кришку бака?  (необхідно на кришку бака покласти лід, при конвекції повітря охолоджене льодом буде опускатися вниз і викликати більш інтенсивне охолодження води, теплі шари води підніматимуться вгору при зіткненні з холодною кришкою охолоджуються)

5.     У якій сукні влітку менш жарко: у світлій чи темній?  (в світлій менш спекотно, тому що воно поглинає менше сонячної енергії)

6.     Які грунти при однакових умовах сильніше прогріваються на сонці – підзолисті чи чорноземні?  (сильніше прогріваються чорноземні грунти, тому, що вони більше поглинають енергію сонячних променів)

7.      Чому ручки у баків з гарячою водою роблять дерев’яними?  (тому, що вони мають погану теплопровідність)

8.     У якому випадку шматок льоду, внесений до кімнати, розтане швидше: коли його просто покладуть на стіл або коли зверху прикриють вовняною хусткою?   (лід розтане швидше, коли його просто покладуть на стіл, тому,що при конвекції холодне повітря повинне опускатися вниз)

9.     Навіщо на нафтобазах баки для зберігання палива фарбують “срібною” фарбою?  (тому, що дзеркальні світлі поверхні добре відбивають велику частину випромінювання, і відповідно менше енергії поглинають, а значно менше нагріваються. Сильний нагрів бака з пальним може привести до вибуху.)

10.                       Чому опалювальні батареї в приміщенні розташовують поблизу підлоги, а не у стелі?  ( Холодне повітря, що поступає через вікно, важче теплого, опускається вниз, де нагрівається від батареї опалювання)

11. Чому в низинах рослини частіше гинуть від заморозків, ніж на піднесеності?  ( холодне повітря важче теплого і тому воно опускається вниз. В низинах в безхмарну ніч холодніше, ніж на височинах)

      12. Чому навесні сніг тане швидше в місті, ніж в полі?  (тому, що будівлі під дією сонячного випромінювання добре прогріваються і передають частину своєї енергії снігу)

      13. При якій температурі і метал, і дерево будуть здаватися на дотик однаково нагрітими?  (при температурі 36,6⁰С тому, що при цій температурі теплообміну між тілом людини і предметом не буде відбуватися.)

14. Необхідно швидше охолодити пляшку з лимонадом. Куди для цього слід помістити пляшку: в сніг чи в подрібнений лід, якщо температура їх однакова?  ( Пляшку з лимонадом треба помістити в подрібнений лід, він має більшу теплопровідність,а сніг має повітряні прошарки, що сильно зменшує його теплопровідність)

      15. Які фабричні труби краще: залізні чи цегляні? (Цегляні фабричні труби краще, тому, що вони мають погану теплопровідність)

      16. Коли тяга в трубах краще – взимку чи влітку? (взимку тяга буде краща. Через різницю температур між її нижнім і верхнім кінцем,і чим більша ця різниця, тим сильніша тяга.)

      17. Чим довше знаходиться у вживанні емальований чайник, тим повільніше закипає в ньому вода. Чому?  ( на внутрішніх стінках чайника з’являється шар накипу, який має дуже низьку теплопровідність і перешкоджає нагріванню води всередині.)

V. Підведення підсумків

1.Про що ж ми сьогодні говорили на уроці?

2.Що нового дізналися?

3.Для чого нам усе це потрібно?

VI. Оцінювання

VIІ. Домашнє завдання     Слайд 33

1. § 51   Вправа 30(1 – 5)

2.http://www.zhu.edu.ua/mk_school/mod/assign/view.php?id=1831

3.http://www.zhu.edu.ua/mk_school/mod/assign/view.php?id=1832

4. Підготувати короткі повідомлення по темі: “ Види теплопередачі у мене вдома”.

“Теплопередача в авіації, й при польотах у космос”.